Бельгийские исследователи Гентского университета (Ghent University) решили вековую головоломку о наличии кристаллов белка при бронхиальной астме. Обычно белки не кристаллизуются в организме, но в некоторых случаях этот процесс происходит. Данное исследование опубликовано в ведущем научном журнале Science. 

Введение

Кристаллы Шарко-Лейдена, в основе которых лежит белок галектина-10, были обнаружены в дыхательных путях людей, страдающих бронхиальной астмой еще в 1853 году.

Однако ученые в значительной степени игнорировали кристаллы, и их фактическая связь с болезнями оставалась неизвестной. 

В настоящее время бельгийские исследовательские группы установили, что кристаллы очень распространены в слизи дыхательных путей, стимулируют иммунную систему и способствуют воспалению и измененной выработке слизи, что зачастую наблюдается в дыхательных путях астматиков.

Авторы исследования разработали антитела, которые могут растворить эти кристаллы, облегчая основные признаки астмы. Такие антитела могут быть первыми в своем классе терапевтическими средствами, которые обращают кристаллы белка и лечат астму и другие хронические воспалительные заболевания дыхательных путей. 

Кристаллы Шарко-Лейдена и болезнь дыхательных путей

В 1853 году Жан-Мартин Шарко (Jean-Martin Charcot) в больнице Сальпетриер (Salpêtrière Hospital) в Париже сообщил о подробных набросках бипирамидальных кристаллов, которые он наблюдал в мокроте пациентов, страдающих астмой, — наблюдение, также сделанное Эрнстом фон Лейденом (Ernst von Leyden) в 1872 году. Эти кристаллические отложения стали широко известны как кристаллы Шарко-Лейдена (КШЛ) в медицинском мире. 

С тех пор они были описаны при распространенных хронических аллергических и воспалительных заболеваниях, таких как астма, бронхит, аллергический ринит и риносинусит. Однако только в течение последних нескольких десятилетий ученые подтвердили, что содержание КШЛ состоит из галектина-10 (Gal10), и, в конце концов, решаются споры, которые продолжались почти полтора столетия.

Профессор Барт Ламбрехт (Bart Lambrecht ), один из авторов исследования, сообщает: «Каждый врач узнает о кристаллах Шарко-Лейдена во время медицинского обучения и связывает кристаллы с наличием эозинофилов. Кристаллы очень часто встречаются в мокроте больных астмой, особенно у пациентов с тяжелыми формами. И все же появление данных кристаллов, причины и последствия остаются мало известным. По аналогии с подагрой, когда кристаллы мочевой кислоты вызывают очень болезненный приступ воспаления суставов, мы посчитали, что кристаллы Шарко-Лейдена могут также наносит вред легким у пациентов с астмой».

Материалы и методы исследования

В новом исследовании ученые пытались определить трехмерную структуру Gal10 вплоть до атомного масштаба. Это дало долгожданный ответ, подтверждающий, что экспериментально полученные кристаллы Шарко-Лейдена идентичны кристаллам, полученным от пациентов.

Далее исследователи  изучали, будет ли вмешательство в формирование кристаллов терапевтическим вариантом для астматиков. 

Ученые разработали антитела, которые могут специфически реагировать на кристаллы Шарко-Лейдена. Примечательно, что антитела способны растворять КШЛ в течение нескольких минут в чашке Петри в лаборатории и в течение нескольких часов в слизи пациентов. Использование этих антител в мышиной модели астмы привело к сильному снижению воспаления легких, изменениям функции легких и в выработке слизи.

Профессор Саввидес, соавтор исследования, резюмирует: «Это было похоже на демонстрацию молекулярной магии, как кристаллы белка растворяются в режиме реального времени. И в завершение всего мы также должны визуализировать, как эти антитела на самом деле делают свое волшебство, определяя их кристаллическую структуру в комплексе с их антигеном».

Результаты научного исследования

Исследователи обнаружили, что Gal10 полностью подавлял иммунный ответ только тогда, когда он находился в кристаллическом состоянии. Наиболее важно то, что кристаллический Gal10 в форме кристаллов Шарко-Лейдена индуцировал ключевые признаки астмы, в том числе образование измененной слизи, которая является большой проблемой для большинства астматиков.

Профессор Барт Ламбрехт (Bart Lambrecht), один из соавторов исследования, резюмирует: «Наши результаты исследований были неожиданными. Я был полностью поражен тем фактом, что антитела могут быстро растворять кристаллы, которые так обильно присутствуют в нативной слизи пациентов. Данные, полученные на мышиной модели, позволяют предположить, что использование этих антител может быть очень эффективным способом уменьшения чрезмерного воспаления и накопления слизи в легких у пациентов с астмой. Поскольку в настоящее время нет лекарств, предназначенных для борьбы при накоплении слизи в дыхательных путях, результаты нашего исследования могут быть эффективными методами при разработке нового лечения».

Авторы другого исследования установили, что астма у многих подростков не аллергическое заболевание.